Jika tegangan diukur antara dua titik pada kabel, tanpa hambatan di antara keduanya adalah tegangan nol?

Saya memiliki rangkaian seri. Katakanlah baterai memiliki perbedaan potensial 10 Volts.

Pada dua titik kawat sebelum arus mengenai resistor, saya pasang pembaca voltmeter. Karena tidak ada hambatan, dan rumus untuk tegangan adalah V = IR, apakah ini berarti bahwa tegangan akan membaca nol di antara dua titik tersebut?

Tapi bagaimana mungkin - kita tahu ada 10 volt arus yang mengalir!

Contoh yang diberikan guru saya adalah listrik seperti sungai yang mengalir. Tegangan adalah kekuatan air yang mengalir. Tumpukan bebatuan di tengah sungai dan inilah daya tahannya. Tetapi jika Anda tidak menumpuk batu dan mengukur pada dua titik, itu tidak berarti bahwa tidak ada daya (baca: tegangan) dalam aliran sungai.

Bisakah seseorang menjelaskan?

Anda tampaknya memiliki tegangan dan arus terkoneksi.

Tegangan lebih tepat disebut gaya gerak listrik . Itu sendiri, tidak mengalir, atau mentransfer energi.

Arus (biasanya diukur dalam ampere) adalah ukuran berapa banyak muatan listrik bergerak per unit waktu. Arus juga tidak dengan sendirinya merupakan aliran energi.

Aliran energi disebut daya . Untuk memiliki daya, Anda memerlukan arus ( ) dan tegangan ( E ). Kekuatannya sama dengan produk keduanya:$I$$E$

Ini membantu untuk memikirkan hal ini dalam hal sistem mekanik analog, karena kita dapat mengamati sistem mekanik secara langsung dengan indera kita. Sistem mekanis juga memiliki kekuatan, yang setara dengan produk gaya dan kecepatan:

Jika Anda memiliki kekuatan tetapi tidak memiliki kecepatan, Anda tidak memiliki kekuatan. Contohnya adalah sebuah karet gelang yang membentang di antara dua penyangga stasioner. Band ini mengerahkan kekuatan pada dukungan. Ketegangan ini adalah energi potensial. Tapi, tidak ada yang bergerak, dan tidak ada energi yang tersimpan dalam pita yang diregangkan itu dialihkan ke yang lain.

Namun, jika band dapat menggerakkan penopang, sekarang kami memiliki kecepatan. Saat pita menggerakkan penopang, energi yang tersimpan dalam pita yang diregangkan akan dikonversi menjadi energi kinetik di penopang. Tingkat di mana transfer energi ini terjadi adalah daya.

Tegangan adalah gaya yang menggerakkan muatan listrik. Arus adalah kecepatan muatan listrik. Perlawanan adalah betapa mudahnya untuk memindahkan dukungan.

Inilah sistem mekanis yang lebih analog dengan sirkuit Anda:

Kami memiliki cincin yang kaku, terpasang pada motor yang menerapkan kekuatan untuk memutarnya. Juga terpasang pada ring, kami memiliki rem, yang menahan putaran ring. Agar analogi ini tepat, ini harus berupa rem yang memberikan gaya yang sebanding dengan kecepatan cincin yang bergerak melewatinya. Bayangkan itu dipasangkan dengan kipas, sehingga saat cincin berputar lebih cepat, kipas berputar lebih cepat, menciptakan lebih banyak hambatan aerodinamis .

$1kN$ , maka rem harus menerapkan gaya yang sama di arah yang berlawanan. Jika gaya rem tidak sama dengan motor, maka cincin akan mengalami gaya total yang akan mempercepat atau memperlambatnya sampai kekuatan rem sama, dan cincin berputar pada kecepatan konstan. Jadi, jika gaya motor konstan, kecepatan cincin adalah fungsi dari kekuatan rem. Ini analog dengan hukum Ohm.

Apa kekuatan lain yang bekerja di atas ring? Karena kami mempertimbangkan sistem ideal tanpa gesekan, tidak ada. Jika Anda memasukkan pengukur regangan pada titik A dan B, Anda akan mengukur perbedaan di antara mereka. B sedang dikompresi ketika motor mendorong cincin ke rem melawan resistannya, dan A ditarik ketika motor menghisapnya dari rem.

Tapi apa perbedaan antara B dan C? tidak ada. Jika itu tidak jelas secara intuitif, pertimbangkan bahwa Anda harus memotong celah di cincin dan memasukkan tangan Anda sehingga mesin ini dapat menghancurkannya. Apakah ada titik di mana Anda lebih suka melakukan ini? Tidak, tangan Anda akan hancur lebur di mana pun Anda melakukannya di sisi kiri cincin.

Gaya yang diukur oleh pengukur regangan analog dengan tegangan. Kami hanya dapat mengukur tegangan relatif terhadap beberapa tegangan lainnya. Itu sebabnya voltmeter Anda memiliki dua probe. Di mana pun Anda meletakkan timah hitam didefinisikan sebagai "0V". Jadi, skenario yang Anda sajikan dalam pertanyaan Anda seperti mengukur perbedaan antara B dan C: itu nol.

Ini agak aneh, karena kita tahu ada gaya tekan di seluruh sisi cincin itu. Sepertinya itu harus baik untuk sesuatu. Tapi pertimbangkan ini: berat semua gas di atmosfer bumi menghasilkan tekanan di permukaan laut sekitar 15 pon per inci persegi. Apakah ini berarti kita dapat membuat mesin yang bertenaga hanya karena terkena tekanan ini? Tidak. Untuk bisa bekerja dengan tekanan atmosfer ini, kita perlu perbedaan tekanan. Tanpa perbedaan, kita tidak bisa bergerak. Pertimbangkan lagi definisi kekuasaan di atas, dan harus menjadi jelas bagaimana ini benar.

Voltmeter dan guru Anda sama-sama benar, tetapi analogi air dari listrik hanya bisa sejauh ini. Satu kelemahan besar adalah bahwa, tidak seperti air, tidak ada tegangan absolut. Tegangan selalu relatif antara dua titik.

Tidak ada yang namanya "10 volt arus yang mengalir". Tegangan adalah gaya yang mendorong muatan untuk membuat arus. Saat ini adalah biaya yang sebenarnya mengalir. Sangat mungkin untuk memiliki tegangan tanpa arus, dan arus tanpa tegangan (atau tanpa diukur).

Analogi sungai guru Anda sebenarnya masih berfungsi dalam hal ini jika Anda menerapkannya dengan benar. Tegangan adalah tekanan di sungai yang mendorong air ke hilir. Di sungai, Anda bisa melihat tekanan ini sebagai ketinggian permukaan air. Ketika Anda menumpuk batu di sungai, permukaan sungai akan lebih tinggi di atas batu daripada di bawah. Itu akan muncul sebagai perbedaan tekanan jika Anda diukur dengan tekanan tekanan relatif antara di atas dan di bawah batu.

Kawat itu seperti sungai tanpa batu di dalamnya. Tekanan pada satu titik dan beberapa kaki di hulu pada dasarnya masih sama. Itulah yang ditunjukkan voltmeter Anda. Satu perbedaan antara sungai asli dan kawat tembaga adalah bahwa kawat tembaga adalah sungai yang jauh lebih ideal, tidak seperti apa pun yang dapat dilakukan air nyata. Kawat itu bukan batuan (bukan resistor) sehingga voltase sangat kecil untuk aliran. Sebenarnya ada perbedaan kecil dalam tegangan antara dua titik pada kawat, tetapi kawat adalah konduktor yang baik sehingga perbedaan tegangan ini terlalu kecil untuk diukur multimeter biasa. Jika Anda mengganti potongan pendek kawat dengan beberapa meter kawat dan mengukurnya, multimeter Anda mungkin menunjukkan tegangan kecil.

ada 10 volt arus yang mengalir!

Tegangan tidak "mengalir". Ini adalah ukuran potensial elektrovoltaik, dan hanya ada di dua titik.

Itu sama dengan mencoba mengukur ketinggian gunung; tidak ada yang namanya "ketinggian absolut", hanya ada ketinggian relatif terhadap sesuatu yang lain, misalnya dataran di sekitarnya, permukaan laut, dll.

Hal tentang tegangan adalah bahwa ia harus selalu diukur relatif terhadap sesuatu. Dengan kata lain, meter mengukur tegangan perbedaan bukan level tegangan individual . Dalam situasi yang ideal, meteran dalam contoh Anda akan membaca nol. Namun, bahkan kawat memiliki sedikit hambatan sehingga akan ada pembacaan tegangan yang sangat kecil jika Anda memiliki meteran dengan ketepatan mikro-volt.

Pergi pada singgung kecil dengan penjelasan perbedaan tegangan, level tegangan tidak benar-benar melukai orang. Perbedaan voltase itulah yang melukai orang. Beginilah cara teknisi dapat bekerja pada saluran tegangan 500.000 tanpa digoreng. Mereka membawa level voltase hingga 500 KV sehingga perbedaan voltase di seluruh tubuh mereka adalah nol.

Ini adalah contoh yang diajarkan oleh salah seorang guru fisika saya untuk membantu memahami konsep ini. Bayangkan Anda berada di atas gedung Empire State. Ketinggian itu tidak membahayakan Anda. Namun, jika Anda melompat, perbedaan ketinggian akan membunuh Anda. Ini adalah konsep yang sama dengan tegangan.

Sebenarnya ada penurunan tegangan antara dua titik di sepanjang kawat - tetapi itu akan kecil karena resistansi kawat kecil (bahkan kawat memiliki beberapa kerikil di dalamnya).

Contoh : Jika resistansi kawat antara kedua cabang sangat kecil (katakanlah 1/1000 ohm) dan arus 1 Amp mengalir akan ada penurunan tegangan 1/1000 th dari volt (0,001V) antara garpu voltmeter Anda.

Jika voltmeter Anda diatur ke kisaran 10V Anda tidak akan melihat penurunan voltase ini dan meteran akan membaca nol.

Jika Anda bisa mendapatkan voltmeter untuk mengukur ke kisaran mV atau bahkan uV, Anda akan melihat bahwa saat Anda memindahkan ujung meter di sepanjang kawat, Anda akan mendapatkan perubahan voltase selama arus mengalir melalui rangkaian.

Jika tidak ada arus yang mengalir (yaitu rangkaian rusak) Anda tidak akan mendapatkan perubahan tegangan ini.

Ini karena volt meter mengukur perbedaan voltase antara kedua probe. Karena tidak ada elemen rangkaian seperti resistor di antara lead Anda untuk menjatuhkan tegangan, perbedaan tegangan adalah nol, dan Anda akan mendapatkan pembacaan tegangan nol. Sehubungan dengan analogi sungai Anda karena tidak ada batu (resistor AKA) jumlah air dan seberapa cepat air terjadi di antara probe Anda akan sama.

Jika tegangan diukur, maka tegangan adalah apa pun yang dikatakan oleh pengukuran, menurut definisi. Jika Anda hanya menyebutnya nol berdasarkan alasan lain, seperti resistivitas dan jarak kawat, dan jumlah arus yang mengalir, maka itu tidak lagi memperhitungkan pengukuran.